《Freshwater Biology》：Waves Under Control? A Meta-Analysis of Morphological Restoration as a Strategy to Mitigate Navigation-Induced Disturbances
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本综述首次系统评估了形态修复措施（如离岸防波堤、岸线复杂性提升等）在缓解船舶波浪对淡水与过渡水域生态系统影响方面的综合效果。通过荟萃分析发现，不同措施对水力参数（如波高）、非生物过程（如侵蚀）及生物群落（初级生产者、底栖无脊椎动物和鱼类）的效应存在显著情境依赖性，强调需结合生态系统类型和目标生物定制管理策略，并为基于自然的解决方案（NbS）提供量化依据。
摘要
船舶航行引发的波浪通过加速岸线侵蚀、降低水生生物多样性，对淡水生态系统、河口与潮汐河流产生显著影响。尽管形态保护措施已被广泛应用，但其防止岸带退化的有效性尚未得到系统评估。本研究通过荟萃分析，量化评估了不同措施对水力参数、非生物过程及生物响应（涵盖初级生产者、底栖无脊椎动物和鱼类）的影响。结果显示，措施效果受研究尺度、生态系统类型和响应变量调控：离岸防波堤在淡水生态系统中水力削减效果显著（+756%），但对过渡生态系统生物群落的积极影响更突出（底栖无脊椎动物+6945%）；岸线复杂性提升在受控实验中效果显著（+407%），但野外效应有限（+67%）。研究强调需结合离岸防波堤与岸线复杂性提升等组合策略，以实现多营养级保护目标。
1 引言
内河航运在全球货物运输与休闲活动中扮演关键角色，但船舶波浪因其能量、高度和频率特征区别于自然波浪，对未适应水力干扰的淡水岸带造成非生物与生物连锁效应。波浪加剧岸蚀，直接通过增加流速、剪切力影响生物体，间接通过悬浮沉积物、降低光照等途径胁迫生态过程。为缓解这些影响，形态措施（如防波堤、岸线复杂化、侧通道等）被广泛采用，但其综合生态-物理效应缺乏系统量化。本研究通过荟萃分析，首次整合评估这些措施在淡水与过渡生态系统中的有效性，并聚焦三大科学问题：措施能否量化缓解航运干扰？效果如何受营养级、生态系统类型和研究尺度调控？哪些关键知识空白需优先填补？
2 方法
文献检索遵循PRISMA声明，覆盖Web of Science与Scopus数据库中截至2024年12月的文献。筛选标准包括：研究地点为淡水或过渡生态系统，关注针对船舶波浪的形态措施，并报道生物、水力或非生物变量响应。最终纳入33篇文献的158个效应值，使用多变量模型计算对数响应比（logR）作为效应量，并通过亚组分析评估调节因子（如响应类别、措施类型、生态系统类型）的影响。采用SD插补与发表偏倚检验确保数据稳健性。
3 结果
3.1 形态措施类型
识别出四类措施：离岸防波堤（生物/非生物材料构成）、岸线复杂性提升（如海湾、植被）、岸线硬化（如护岸石笼）及侧通道重建。防波堤与复杂性措施研究最多，硬化与侧通道研究较少。
3.2 文献概况
70项研究（1983–2024年）显示，研究多集中于欧洲与北美的河流、运河（64%），过渡生态系统（17%）与湖泊（10%）占比偏低。生物响应中以鱼类研究为主（43%），底栖无脊椎动物（35%）和大型植物（27%）次之。
3.3 效应值分布
158个效应值覆盖三类生态系统、四类措施及五类响应变量。防波堤在淡水与过渡生态系统中均有研究，复杂性措施集中于淡水与中宇宙实验，侧通道与硬化仅见于淡水系统。
3.4 不同生态系统中响应类别的效应
防波堤在淡水生态系统中整体呈正向效应（+120%），其中水力过程改善显著，但生物响应不显著；在过渡生态系统中，对底栖无脊椎动物促进显著（+6945%），而水力效应不显著。复杂性措施在淡水环境中整体效应微弱（+67%），但对底栖无脊椎动物增益显著；在中宇宙实验中则表现出强正向效应（+407%）。侧通道对鱼类保护效果突出（+186%），而硬化措施对初级生产者有负向趋势（-239%）。
3.5 淡水生态系统中不同措施对生物群的效应
复杂性措施显著促进底栖无脊椎动物（+336%），防波堤与侧通道对鱼类保护效果显著（分别+74%与+205%）。初级生产者对各类措施均无显著响应。措施间效应差异仅见于鱼类，侧通道效果优于复杂性提升。
4 讨论
本研究首次系统揭示形态措施缓解船舶波浪影响的潜力，并强调效应情境依赖性。防波堤在淡水系统中水力削减显著但生物响应滞后，而在过渡生态系统中生物增益显著，提示 tidal 动态等本地适应机制的作用。复杂性措施在受控环境中效果显著，但野外复杂性受多重环境因子稀释。侧通道作为鱼类避难所功能明确，但研究数据有限。硬化措施可能因底质不适光限制对初级生产者产生负效应。
4.1 管理启示
管理策略需注重措施组合：防波堤结合植被可增强波衰减与生态功能；侧通道设计需优化尺寸与连通性以避免捕食风险；硬化措施不宜作为生态保护首选。措施设计参数（如孔隙度、高度）对效果至关重要，低孔隙度虽增强消波但可能引发缺氧。建议结合水力模型与食物网模型预测生态响应，并采用浮标监测等技术创新实现实时评估。航运管理（如限速区）应与形态措施协同，构建多尺度缓解框架。
5 结论
形态措施可有效缓解船舶波浪的生态与物理影响，但效果因生态系统、目标生物及措施特性而异。未来需强化多营养级整合研究、热带区域数据空白填补及长期监测，以优化基于生态系统的船舶波浪管理策略。
